на хрупкое разрушение, предусматривают дополнительные связи, сокращают размеры температурных отсеков, а также предусматривают мероприятия, уменьшающие концентрацию напряжений.

При проектировании каркасов зданий со взрывоопасным производством предусматривается возможность «сбрасывания» части конструкций при взрыве без полного разрушения каркаса.

В пожароопасных помещениях при проектировании каркаса учитывается, что сталь при пожаре почти полностью теряет прочность, В таких зданиях несущие конструкции отодвигаются от возможных очагов пожара и защищаются от воздействия огня.

Требования достаточной надежности (прочности, устойчивости, выносливости, малой деформативности) для каркасов производственных зданий имеют некоторые особенности. Это требования повышенной жесткости каркасов зданий с кранами весьма тяжелого режима работы, введение различных коэффициентов условий работы в зависимости от условий эксплуатации конструкций, их элементов и соединений, необходимость расчета некоторых конструкций на выносливость и т. д.

По степени ответственности большинство производственных зданий относится ко второму классу, и при расчете их конструкций вводится коэффициент надежности по назначению ун=0,95. Исключениями являются главные здания ТЭЦ и АЭС, относящиеся к первому классу, и складские помещения без процессов сортировки, относящиеся к третьему классу.

2. Экономические факторы

К экономическим факторам относятся прежде всего затраты, связанные с возведением сооружения, включающие стоимость материалов, изготовления, перевозки и монтажа конструкций. Необходимо учитывать эффект, получаемый от сокращения времени строительства и более раннего начала производства продукции, а также расходы, связанные с поддержанием сооружения в состоянии, обеспечивающем условия его нормальной эксплуатации в течение всего срока службы.

Эти факторы очень сложны и часто противоречат один другому (например, расход стали и трудоемкость изготовления конструкций; затраты на возведение сооружения и расходы на поддержание конструкций в необходимом состоянии и т.д.). При проектировании конструкций здания все это должно учитываться, и необходимо найти оптимальное технико-экономическое решение, наилучшим образом удовлетворяющее всем условиям.

На изготовление каркасов расходуется более 50 % всей стали, используемой для стальных строительных конструкций. Значительную часть стоимости конструкций составляет стоимость стали. Поэтому для обеспечения экономичности требуется найти такие конструктивные формы, которые обеспечивают наименьшую массу каркаса. Эти вопросы решаются при компоновке каркаса, проектировании отдельных элементов и их соединений. Основными направлениями решения этих задач можно считать использование сталей повышенной прочности, эффективных видов проката, применение принципа концентрации материала, использование предварительного напряжения.

Трудоемкость и стоимость изготовления любой промышленной продукции зависит в основном от однотипности, серийности изделий. Поэтому задача снижения трудоемкости и стоимости изготовления конструкций требует возможно большего сокращения типоразмеров конструкций, т. е. унификации их. Уменьшение количества типоразмеров конструкций ускоряет монтажные работы и снижает их стоимость. Оптимальное решение, учитывающее одновременно стоимость металла, изготовления и монтажа, дает типизация конструкций, которая должна рассматриваться как основное направление современного проектирования. Под типизацией подразумевается комплекс правил и требований,

которым должна быть подчинена конструктивная форма однородных конструкций для того, чтобы она в целом наиболее полно отвечала признакам оптимальности: была бы наиболее экономичной по затратам металла, наименее трудоемкой в изготовлении и удобной в монтаже.

Типизация конструкций относится как к конструктивным схемам здания в целом, так и к их отдельным элементам. Первоначалыи.!Й процесс типизации конструктивных элементов определяется сведением к обоснованному минимуму размеров основных параметров здания (пролетов, шагов колонн, высот). Это достигается унификацией габ&ритьых схем зданий. Затем разрабатываются схемы типовых конструктивных элементов (колонн, стропильных и подстропильных ферм, подкрановых балок, связей, вспомогательных конструкций). Конечным этапом типизации является разработка рабочих чертежей сортамента типовых конструктивных элементов, из которых собирают каркас здания.

Основной предпосылкой типизации является принцип модульности, т. е. соизмеримости размеров элементов, кратности их определенной величине, называемой модулем.

Требования в отношении типизации конструкций согласуются с требованием сокращения сроков строительства, поскольку применение типовых конструкций и элементов обеспечивает:

уменьшенне числа монтажных элементов;

снижение до минимума объема укрупнительной сборки на строительной площадке благодаря укрупнению отправочных элементов; транспортабельность элементов конструкции; упрощение монтанчных сопряжений элементов;

необходимую жесткость элементов при транспортировании и монтаже;

сокращение времени проектирования.

Унификация объемно-планировочных и конструктивных решений позволяет резко сократить число типоразмеров конструктивных элементов каркасов зданий и открывает возможность разработки типовых конструкций для многократного применения.

В настоящее время для производственных зданий общего назначения разработаны чертежи типовых колонн, ферм, подкрановых балок, фонарей, вспомогательных конструкций.

Снижение стоимости монтажа конструкций каркаса достигается использованием конвейерной сборки, при которой отдельные элементы каркаса на специальной площадке собираются в жесткие пространственные блоки, целиком устанавливаемые в проектное положение. Блочный метод монтажа наиболее целесообразен для зданий большой площади, и при проектировании каркасов таких зданий должна быть учтена возможность его использования. Это требует некоторых изменений в конструкциях по сравнению с конструкциями каркаса при поэлементном монтаже.

§ 2. состав каркаса и его конструктивные схемы

Каркасы производственных зданий в большинстве случаев проектируются так, что несущая способность (включая жесткость) поперек здания обеспечивается поперечными рамами, а вдоль - продольными элементами каркаса, кровельными и стеновыми панелями.

Поперечные рамы (см. рис. 10.1) каркаса состоят из колонн (стоек рамы) и ригелей (в виде ферм или сплошностенчатых сечений).

Продольные элементы каркаса - это подкрановые конструкции, подстропильные фермы, связи между колоннами и фермами, кровельные прогоны (или ребра стальных кровельных панелей).

Кроме перечисленных элементов в составе каркаса обязательно имеются конструкции торцевого фахверка (а иногда и продольного), площадок, лестниц и других элементов здания.

17* - 259 -

Рис. 10.2. Конструктивные схемы каркасов

Конструктивные схемы каркасов достаточно многообразны.В каркасах с одинаковыми шагами колонн по всем рядам наиболее простая конструктивная схема - это поперечные рамы, на которые опираются подкрановые конструкции, а также панели покрытия или прогоны (рис. 10.2,а, б). Такое конструктивное решение обеспечивает выполнение эксплуатационных требований в большинстве машиностроительных цехов, в которых оборудование удобно размещается при относительно небольших шагах колонн по внутренним рядам (6-12 м). Технологии производств, размещенных во многих цехах металлургического производства (прокатные цехи, цехи раздевания слитков и т.д.), также позволяют использовать эту схему. Такая схема удобна для бесфонарных зданий и для зданий с продольными фонарями.

При необходимости освещения с помощью поперечных фонарей их конструкции также могут быть использованы для опирания панелей покрытия (рис. 10.2, а, в). При необходимости больших шагов колонн по всем рядам можно использовать схему с продольным фонарем, несущим часть нагрузки от покрытия (рис. 10.2, г). На конструкции фонаря опираются прогоны, расположенные параллельно фермам. Для опирания другого конца прогонов между колоннами устраивается подстропильная ферма. В случаях повышенных требований по освещенности помещений иногда используются каркасы с шедовым покрытием (рис. 10.2, d), в которых на ригели рам опираются конструкции поперечных фонарей, а на них - прогоны или панели покрытия.

При больших пролетах и шагах колонн эффективно применяются каркасы с пространственным ригелем (рис. 10.2, е). Ригель рамы выполняется в виде коробчатого сквозного сечения с консолями, на которые опираются конструкции фонаря.

Прн относительно небольших пролетах используются сплошные рамные каркасы (рнс. 10.2, ж) для одно- и многопролетных зданий с про-